三相電動(dòng)機“斷相保護”的研究

摘要：電動(dòng)機有負載運行、斷相運行、空載運行及過(guò)載運行等好多種運行方式，在使用過(guò)程中，經(jīng)常會(huì )出現斷相運行的情況，在短時(shí)間內電動(dòng)機就被燒毀，造成很大的損失。針對三相電動(dòng)機的斷相問(wèn)題，提出了一些相應的保護措施。
關(guān)鍵詞：斷相保護；保護方法；三相電動(dòng)機

0 引言
隨著(zhù)工農業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，三相電動(dòng)機得到了廣泛的應用，在生產(chǎn)機械的電氣控制線(xiàn)路中，采取了對電動(dòng)機的各種保護措施。由于過(guò)流保護、短路保護、欠壓保護、過(guò)載保護及零壓保護很容易實(shí)現控制，但在很多斷相情況下，三相電動(dòng)機低速運轉，定子電流很大，很容易造成電動(dòng)機的燒毀，經(jīng)濟損失嚴重。因此，對三相電動(dòng)機“斷相保護”的研究也越來(lái)越受關(guān)注。
從電流方面看，目前常用的三相電動(dòng)機斷相保護器，用戶(hù)使用時(shí)大多數不會(huì )配比、計算與調試，很不方便，而且斷相后沒(méi)有記憶功能，不能與閘刀配合使用，使用范圍受到限制；從接線(xiàn)方面看，對Y型聯(lián)接的電動(dòng)機，當某相斷相則該相無(wú)電流，而另兩相中有某相電流比額定電流高時(shí)，則將使該相保護器切斷電源，使電動(dòng)機停止運行，從而實(shí)現斷相保護。而△型聯(lián)接中情況就不一樣，在保護器保護的情況下仍將電動(dòng)機燒毀，達不到斷相保護的目的。所以，對Y型聯(lián)接的電動(dòng)機采用電流型、熱效應型作斷相保護，對△型聯(lián)接的電動(dòng)機斷相保護采用電壓型作斷相保護。
電壓型電動(dòng)機斷相保護器，在Y型、△型聯(lián)接的電動(dòng)機中都能起斷相保護作用，克服了熱效應型、電流型在電動(dòng)機斷相保護中的局限性，而且具有低電壓、過(guò)電壓保護功能，適用于三相四線(xiàn)380V供電條件下的各種電動(dòng)機。

1 電動(dòng)機斷相運行的因素
在三相電動(dòng)機的使用過(guò)程中，經(jīng)常出現其因缺相運行而燒毀的情況，根據研究，以下幾個(gè)方面的因素只要存在一條，就可導致電動(dòng)機的斷相運行。
(1)某相熔體燒斷。
(2)控制電動(dòng)機的閘刀開(kāi)關(guān)如果不及時(shí)檢修，質(zhì)量較差，再加上長(cháng)時(shí)間使用，也會(huì )發(fā)生斷相故障。
(3)當用電量集中時(shí)，在變壓器低壓出口的保險片和配電室內供電總閘刀熔斷器容易熔斷。
(4)電動(dòng)機中某相繞組內部接頭斷線(xiàn)或者是導線(xiàn)接頭接觸不良都會(huì )造成斷相運行。
(5)操作頻率過(guò)高或者負載較大時(shí)，造成電動(dòng)機短路，從而燒斷熱元件。
(6)當電動(dòng)機超負載運行、故障運行、供電線(xiàn)路電壓不穩定或者交流接觸器容量選擇不當時(shí)，會(huì )造成主觸頭接觸不良，導致斷相運行。

2 電動(dòng)機斷相保護的原理
電動(dòng)機斷相保護裝置的電路共有六個(gè)外接端子，其中N是接電源的零線(xiàn)，A、B、C是接主電路對應的A相B相和C相，IN和OUT兩個(gè)接線(xiàn)端與控制回路電源串接。每個(gè)外接端子的內部都是固有部件，必須一一對應，同時(shí)，柱與柱之間的距離應盡可能地大，這樣可以防止并聯(lián)接線(xiàn)柱之間短路。因此，這些固有部件一定要謹慎接好，接錯時(shí)還有可能燒壞保護裝置。電動(dòng)機斷相保護裝置的原理如圖1所示。

3 電動(dòng)機斷相保護的方法
電動(dòng)機斷相保護的方法有：采用電壓繼電器、采用斷絲電壓保護、采用帶斷相保護的熱繼電器、采用專(zhuān)門(mén)為斷相運行而設計的斷相保護繼電器、采用欠電流繼電器等。
3．1 斷相保護的目的
在三相電動(dòng)機的運行中，只要有以下情況之一，如接觸器觸點(diǎn)燒損等造成一相接觸不良，安裝維護等原因造成一相斷線(xiàn)或者三相電源的熔斷器一相熔斷，都會(huì )造成三相電動(dòng)機斷相運行。如果發(fā)現不及時(shí)，還會(huì )造成電動(dòng)機的燒毀以及設備的損壞，從而影響連續的生產(chǎn)，造成一定的損失。
為了保障電動(dòng)機的安全運行，一般重要電動(dòng)機都裝有各種斷相保護裝置，以防在發(fā)生缺相時(shí)造成電動(dòng)機的燒毀，盡可能減少不必要的損失。
3．2 基本原理
當今的電動(dòng)機缺相保護電路線(xiàn)路復雜，元件較多，工作可靠性不高，大部分采用電子式保護裝置，或者由于工作失常，造成電動(dòng)機不能合閘或保護拒動(dòng)，影響生產(chǎn)的順利進(jìn)行。
本文介紹的保護裝置不僅具有元件少，原理簡(jiǎn)單，基本不需維護、工作可靠等多方面的特點(diǎn)，而且通過(guò)盡可能適當的配置元件，還可起到無(wú)功補償的作用。
該保護裝置的原理是：三相星形接線(xiàn)的中性點(diǎn)，三相負載平衡時(shí)電位基本是低電位，當三相電源缺相時(shí)，中性點(diǎn)電位會(huì )升高到相電壓。根據此特點(diǎn)監測電源的供電情況，可以起到缺相保護作用。
3．3 接線(xiàn)說(shuō)明
接線(xiàn)時(shí)，三個(gè)電容器接成星形，電容器端子分別接A、B、C三相電源，中性點(diǎn)接電壓繼電器的線(xiàn)圈，線(xiàn)圈另一端接地。電壓繼電器的常閉接點(diǎn)應串接于交流接觸器的控制回路中。當A、B、C任一相斷開(kāi)時(shí)，中性點(diǎn)電位升高為相電壓，電壓繼電器動(dòng)作，使交流接觸器的控制回路斷開(kāi)，切除電動(dòng)機電源，實(shí)現了斷相保護。
對于低電壓電動(dòng)機來(lái)講，主要是耐壓水平足夠就可以，電容器容量不需太大。在選擇電容器容量時(shí)，可以結合電動(dòng)機的功率選擇合適的電容值。
對于高壓電動(dòng)機，其保護裝置相對完善。這種保護裝置適用于各類(lèi)三相感應式電動(dòng)機，接線(xiàn)簡(jiǎn)單，基本不占用空間，容易實(shí)現。

4 結束語(yǔ)
三相電動(dòng)機斷相保護電路的設計可以達到快速切斷控制回路電源的目的，在三相電動(dòng)機缺相時(shí)，不僅能起到保護電機的作用，而且此保護裝置還具有相序指示和缺相指示，能滿(mǎn)足直觀(guān)的視覺(jué)提示，在實(shí)際應用中能降低修理成本以及設備的故障率，具有一定的經(jīng)濟適用性。
綜上所述，在對三相電動(dòng)機“斷相運行”的原因研究的基礎上，從啟動(dòng)控制電路上和主電路上采取了切實(shí)可行的斷相保護的方法，有效地解決了實(shí)質(zhì)問(wèn)題。